JP6063719B2 - Wireless power transmission device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、無線電力伝送装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a wireless power transmission apparatus.

コイル間の相互インダクタンスにより、電力を伝送する無線電力伝送装置が知られている。コイルは磁性体コアに巻回されるとともに、コイルにはキャパシタが接続されることが多い。キャパシタは、コイルの共振用に用いられたり、コイルと直列、並列もしくは直列および並列の組み合わせにより接続されてマッチング用、力率改善用、端子間電圧低下用に用いられたりする。   2. Description of the Related Art A wireless power transmission device that transmits power using mutual inductance between coils is known. The coil is wound around a magnetic core and a capacitor is often connected to the coil. The capacitor is used for resonance of the coil, or connected to the coil in series, parallel, or a combination of series and parallel to be used for matching, power factor improvement, and voltage reduction between terminals.

従来、トランスのコイルをセンターからオフセットさせてスペースを確保し、確保したスペースにキャパシタの全部もしくは一部を配置するコア構造が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a core structure is known in which a transformer coil is offset from a center to secure a space, and all or part of a capacitor is disposed in the secured space.

井田他、長ギャップ非接触給電システム、自動車技術会 2012春季大会Ida et al., Long Gap Contactless Power Supply System, Automotive Engineering Society 2012 Spring Meeting

しかしながら、上記のようにキャパシタを配置する方法においては、キャパシタが、コイル間の電力伝送に影響してしまい、伝送効率が低下する問題があった。   However, in the method of arranging the capacitors as described above, there is a problem that the capacitors affect the power transmission between the coils and the transmission efficiency is lowered.

この発明の一側面は、コイル間の伝送効率の低下を抑制するようにキャパシタを配置した無線電力伝送装置を提供する。   One aspect of the present invention provides a wireless power transmission device in which a capacitor is disposed so as to suppress a decrease in transmission efficiency between coils.

本発明の一態様としての無線電力伝送装置は、磁性体コアと、前記磁性体コアを巻回するコイルと、前記コイルに接続された少なくとも1つのキャパシタとを備え、前記磁性体コアのうち、前記コイルが巻かれた部分と異なる部分に切り欠き部が形成されており、前記キャパシタは、前記切り欠き部に配置または前記切り欠き部に対向するように配置されている。   A wireless power transmission device as one aspect of the present invention includes a magnetic core, a coil around which the magnetic core is wound, and at least one capacitor connected to the coil. A notch portion is formed in a portion different from the portion around which the coil is wound, and the capacitor is disposed in the notch portion or opposed to the notch portion.

第1の実施形態に従った無線電力伝送装置の斜視図である。1 is a perspective view of a wireless power transmission device according to a first embodiment. 図1に示した無線電力伝送装置の平面図である。It is a top view of the wireless power transmission apparatus shown in FIG. 図1に示した無線電力伝送装置の近傍電界分布を示す図である。It is a figure which shows the near electric field distribution of the wireless power transmission apparatus shown in FIG. 図1に示した無線電力伝送装置の近傍磁界分布を示す図である。It is a figure which shows the near magnetic field distribution of the wireless power transmission apparatus shown in FIG. キャパシタの接続構成を変化させるスイッチの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the switch which changes the connection structure of a capacitor. 図1に示した無線電力伝送装置に対し配線により後段回路を接続した受電装置を示す図である。It is a figure which shows the power receiving apparatus which connected the back | latter stage circuit with wiring with respect to the wireless power transmission apparatus shown in FIG. 図6に示した整流器を後段回路から分離して、無線電力伝送装置内に組み込んだ構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which isolate | separated the rectifier shown in FIG. 6 from the back | latter stage circuit, and was integrated in the wireless power transmission apparatus. 図7に示した平滑用コンデンサをさらに後段回路から分離して、無線電力伝送装置内に組み込んだ構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which isolate | separated the smoothing capacitor | condenser shown in FIG. 7 further from the back | latter stage circuit, and was integrated in the wireless power transmission apparatus. 図1に示した無線電力伝送装置の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the wireless power transmission apparatus shown in FIG. 図1に示した無線電力伝送装置の別の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows another modification of the wireless power transmission apparatus shown in FIG. 本発明の第2の実施形態にしたがった無線電力伝送装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the wireless power transmission apparatus according to the 2nd Embodiment of this invention. 第1の実施形態に従った無線電力伝送装置の他の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structural example of the wireless power transmission apparatus according to 1st Embodiment. 磁性体コアの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of a magnetic body core.

以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、第1の実施形態に従った無線電力伝送装置の斜視図である。図2は、図1に示した無線電力伝送装置の平面図である。図示の無線電力伝送装置は、受電装置または送電装置に搭載されることができる共振子である。   FIG. 1 is a perspective view of a wireless power transmission device according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of the wireless power transmission device shown in FIG. The illustrated wireless power transmission device is a resonator that can be mounted on a power reception device or a power transmission device.

この無線電力伝送装置は、コイル11と、磁性体コア12と、キャパシタ13、14と、導体板10を備えている。磁性体コア12は、たとえばフェライトにより形成される。磁性体コア12は、扁平の矩形の単位ブロックを複数敷き詰めることにより、形成されてもよいし、物理的に一枚の磁性体板により形成されてもよい。磁性体コア12は、隙間を開けて配置された一対の磁性体コアブロック12a、12bと、磁性体コアブロック12a、12b間の磁性体コアブロック12cとを含み、これらのコアブロックが一体に形成されている。この場合、磁性体コアブロック12cは、磁性体コアブロック12a、12bより短い長さを有することにより、磁性体コア12に切り欠き部15、16が形成される。個々のコアブロックは、上記した単位ブロックを複数敷き詰めて形成されてもよいし、磁性体シートを用いてもよい。また磁性体シートを積み重ねて磁性体コアブロックまたは磁性体コアを形成してもよい。大きさの違う磁性体シートを重ねて、磁性体コアブロックまたは磁性体コアの位置に応じて厚みの違いを出してもよい。   The wireless power transmission device includes a coil 11, a magnetic core 12, capacitors 13 and 14, and a conductor plate 10. The magnetic core 12 is made of, for example, ferrite. The magnetic core 12 may be formed by laying a plurality of flat rectangular unit blocks, or may be physically formed by a single magnetic plate. The magnetic core 12 includes a pair of magnetic core blocks 12a and 12b arranged with a gap therebetween, and a magnetic core block 12c between the magnetic core blocks 12a and 12b. These core blocks are integrally formed. Has been. In this case, the magnetic core block 12 c has a shorter length than the magnetic core blocks 12 a and 12 b, so that the notches 15 and 16 are formed in the magnetic core 12. Each core block may be formed by laying a plurality of the above unit blocks, or may use a magnetic sheet. Further, the magnetic core blocks or the magnetic cores may be formed by stacking magnetic sheets. Different thicknesses of magnetic material sheets may be stacked to produce a difference in thickness depending on the position of the magnetic material core block or the magnetic material core.

コイル11は、磁性体コア12を巻回している。コイル11は、概ね扁平である。コイル11の片側面は、導体板10の表面に実装されている。コイル11の長さ方向、すなわちコイル11の断面に垂直な方向に、コイル11の両端面(開口面)から離れた位置にキャパシタ13、14が配置されている。なお、コイルの端面とは、コイルを軸に対して垂直に巻いた場合に、コイルの端部を通り該軸に垂直な面であって、コイルを含むコイルの内側の領域に一致する面である。   The coil 11 has a magnetic core 12 wound around it. The coil 11 is generally flat. One side of the coil 11 is mounted on the surface of the conductor plate 10. Capacitors 13 and 14 are arranged at positions away from both end faces (opening faces) of the coil 11 in the length direction of the coil 11, that is, in a direction perpendicular to the cross section of the coil 11. Note that the end face of the coil is a face that passes through the end of the coil and is perpendicular to the axis when the coil is wound perpendicular to the axis, and coincides with the inner region of the coil including the coil. is there.

より詳細に、磁性体コア12は、コイル11に巻回された部分と異なる部分のうちさらにコイル11の幅方向の端(図1のY軸方向の端)以外の部分に上述した切り欠き部15、16を有する。図1の例では、磁性体コア12は、コイル11の長さ方向の端(図1のX軸方向の端)を含む部分に切り欠き部15、16を有する。なお、切り欠き部はコイル11の長さ方向の端を含まないように(磁性体コアに穴が形成されるように)形成されてもよい。キャパシタ13、14は、切り欠き部15、16に配置されている。あるいは、キャパシタ13、14は、切り欠き部15、16に対向するように配置されてもよい。すなわち、キャパシタ13、14は、切り欠き部15、16から磁性体コア12の面に垂直な方向あるいは磁性体コア12の面に水平な方向にX軸方向に離れた位置に配置されてもよい。磁性体コア12の面に水平にX軸方向に離れた位置にキャパシタを配置した例を図12に示す。キャパシタ53、54は、磁性体コア12からX軸方向に離れた位置で、切り欠き部15、16に対向するように配置されている。   More specifically, the magnetic core 12 has the above-described notch at a portion other than the portion wound around the coil 11 other than the end in the width direction of the coil 11 (end in the Y-axis direction in FIG. 1). 15 and 16. In the example of FIG. 1, the magnetic core 12 has notches 15 and 16 at a portion including the end of the coil 11 in the length direction (end in the X-axis direction of FIG. 1). Note that the notch may be formed so as not to include the end of the coil 11 in the length direction (so that a hole is formed in the magnetic core). The capacitors 13 and 14 are arranged in the notches 15 and 16. Or the capacitors 13 and 14 may be arrange | positioned so that the notch parts 15 and 16 may be opposed. That is, the capacitors 13 and 14 may be disposed at positions away from the notches 15 and 16 in the X-axis direction in a direction perpendicular to the surface of the magnetic core 12 or in a direction horizontal to the surface of the magnetic core 12. . FIG. 12 shows an example in which capacitors are arranged at positions separated horizontally in the X-axis direction on the surface of the magnetic core 12. The capacitors 53 and 54 are disposed so as to face the notches 15 and 16 at positions away from the magnetic core 12 in the X-axis direction.

キャパシタ13、14の一端は、コイル11の両端子に導電線9a、9b(図2参照)を介して接続されている。キャパシタ13、14の他端は、それぞれ導電線9c、9dにより、図示しない回路に接続されている。具体的に、本無線電力伝送装置が受電装置に搭載される場合は、キャパシタ13、14の他端は、整流器等の回路に接続されることができる。本無線電力伝送装置が送電装置に搭載される場合は、キャパシタ13、14の他端は、電源回路等の回路に直接、または別の回路を介して、接続されることができる。   One ends of the capacitors 13 and 14 are connected to both terminals of the coil 11 via conductive wires 9a and 9b (see FIG. 2). The other ends of the capacitors 13 and 14 are connected to a circuit (not shown) by conductive lines 9c and 9d, respectively. Specifically, when the wireless power transmission device is mounted on a power receiving device, the other ends of the capacitors 13 and 14 can be connected to a circuit such as a rectifier. When the wireless power transmission device is mounted on a power transmission device, the other ends of the capacitors 13 and 14 can be connected directly to a circuit such as a power supply circuit or via another circuit.

図3は、図1および図2の無線電力伝送装置の動作時の近傍電界分布を示す。図4は、図1および図2に示した無線電力伝送装置の動作時の近傍磁界分布を示す。これらの分布は本発明者らにより行ったシミュレーションの結果により作成したものである。   FIG. 3 shows a near electric field distribution during operation of the wireless power transmission apparatus of FIGS. 1 and 2. FIG. 4 shows a near magnetic field distribution during operation of the wireless power transmission device shown in FIGS. 1 and 2. These distributions are created based on the results of simulations performed by the present inventors.

コイル11の長さ方向にコイル11の端面からの距離が大きくなるほど、コイル11が形成する電磁界分布は弱くなる。なお、コイル11の幅方向にコイル11から離れるほど電磁界が弱くなるが、コイル11の長さ方向に離れる方が、電磁界分布の弱まり効果が大きい。   As the distance from the end face of the coil 11 increases in the length direction of the coil 11, the electromagnetic field distribution formed by the coil 11 becomes weaker. In addition, although an electromagnetic field becomes weak, so that it leaves | separates from the coil 11 in the width direction of the coil 11, the direction which leaves | separates in the length direction of the coil 11 has the weakening effect of electromagnetic field distribution.

コイル11の長さ方向に離れた位置に切り欠き部15、16を形成し、切り欠き部15、16にキャパシタ13、14を配置することで、コイル11の電気特性(たとえば対向する無線電量装置のコイルとの結合特性)へ与える影響を抑制しつつ、かつ全体のサイズを小さく抑えて、キャパシタ13、14を無線電力伝送装置に内蔵できる。すなわちキャパシタ13、14を導体板上に実装できる。コイルの磁界分布はコアのある部分に集中するため切り欠き部を形成することで、当該切り欠き部の位置の磁界を、切り欠き部を形成しない場合よりも弱めることができる。   By forming the notches 15 and 16 at positions separated in the length direction of the coil 11 and disposing the capacitors 13 and 14 in the notches 15 and 16, the electrical characteristics of the coil 11 (for example, the facing radio coulometer) The capacitors 13 and 14 can be built in the wireless power transmission device while suppressing the influence on the coupling characteristics with the coil) and reducing the overall size. That is, the capacitors 13 and 14 can be mounted on the conductor plate. Since the magnetic field distribution of the coil concentrates on a certain part of the core, by forming the notch, the magnetic field at the position of the notch can be made weaker than when notch is not formed.

磁性体コア12の変形例として、隙間を開けて配置された一対の磁性体コアブロック12a、12b(図1または図2参照)のみ含み、磁性体コアブロック12cが存在しない構成も可能である。磁性体コアブロック12cを省略するとコアロスの低減効果が低くなるが、軽量化の効果を得ることができる。磁性体コアのうち、磁束密度が集中する位置(たとえばコイルが巻かれた部分)の厚みを厚くして磁束密度を下げ、これによりコアロスをさらに低減してもよい。図13(A)は図1および図2の磁性体コア12を取り出して示した平面図であり、図13(B)は、当該磁性体コア12から磁性体コアブロック12cを取り除いた構成の平面図である。図13(B)に示すように、一対の磁性体コアブロック12a、12bが隙間を開けて配置されている。これにより、図13(A)の構成に比べて軽量化の効果を得ることができる。なお、図13(B)では磁性体コアブロック12cの全部を取り除いたが、図13(C)に示すように、磁性体コアブロック12cの一部を取り除いても良い。   As a modification of the magnetic core 12, a configuration including only a pair of magnetic core blocks 12 a and 12 b (see FIG. 1 or 2) arranged with a gap therebetween and without the magnetic core block 12 c is possible. If the magnetic core block 12c is omitted, the effect of reducing core loss is reduced, but the effect of weight reduction can be obtained. Of the magnetic core, the position where the magnetic flux density is concentrated (for example, the portion where the coil is wound) may be increased to lower the magnetic flux density, thereby further reducing the core loss. FIG. 13A is a plan view showing the magnetic core 12 extracted from FIGS. 1 and 2, and FIG. 13B is a plan view in which the magnetic core block 12 c is removed from the magnetic core 12. FIG. As shown in FIG. 13B, the pair of magnetic core blocks 12a and 12b are arranged with a gap therebetween. Thereby, the effect of weight reduction can be acquired compared with the structure of FIG. 13 (A). Although all of the magnetic core block 12c is removed in FIG. 13B, a part of the magnetic core block 12c may be removed as shown in FIG. 13C.

図1および図2に示した例では、1つの切り欠き部に対して1つのキャパシタを配置したが、1つの切り欠き部に対して複数のキャパシタを配置してもよい。また複数のキャパシタ間の接続を切り換えるスイッチを、切り欠き部または切り欠き部に対向するように配置してもよい。たとえば図5に示すように、スイッチS1、S2の切り換えにより、接続するキャパシタの個数を変化させ、容量(キャパシタンス値)を可変にしても良い。これによりコイルの電気特性へ与える影響を少なくして、本無線電力伝送装置にスイッチを内蔵できる。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, one capacitor is arranged for one notch, but a plurality of capacitors may be arranged for one notch. Further, a switch for switching the connection between the plurality of capacitors may be arranged so as to face the notch or the notch. For example, as shown in FIG. 5, the capacitance (capacitance value) may be made variable by changing the number of capacitors to be connected by switching the switches S1 and S2. Thereby, the influence on the electrical characteristics of the coil can be reduced, and the switch can be incorporated in the wireless power transmission device.

図6は、図1および図2に示した無線電力伝送装置に対し、配線により後段回路を接続した構成(受電装置)を模式的に示す。後段回路は、整流器17、平滑用コンデンサ18および負荷19を含む。送電装置から無線電力伝送装置で受電した電力を整流器17および平滑用コンデンサ18により直流に変換して、負荷19へ供給する。   FIG. 6 schematically shows a configuration (power receiving device) in which a subsequent circuit is connected to the wireless power transmission device shown in FIGS. 1 and 2 by wiring. The post-stage circuit includes a rectifier 17, a smoothing capacitor 18 and a load 19. The electric power received from the power transmission device by the wireless power transmission device is converted into direct current by the rectifier 17 and the smoothing capacitor 18 and supplied to the load 19.

図7は、図6に示した整流器17を後段回路から分離して、無線電力伝送装置内に組み込んだ構成を示す。整流器17は2つの整流器17A、17Bを含み、キャパシタ13、14と同様に、それぞれ電磁界分布の弱い位置に配置する。具体的に、図1に示される切り欠き部15、16に、または切り欠き部15、16に対向するように、整流器17A、17Bを配置する。整流器17A、17Bはそれぞれキャパシタ13、14に接続される。これによりコイル11への電気特性の影響を抑制しつつ、かつ全体のサイズを小さく抑えて、整流器17A、17Bを無線電力伝送装置に内蔵できる。   FIG. 7 shows a configuration in which the rectifier 17 shown in FIG. 6 is separated from the subsequent circuit and incorporated in the wireless power transmission apparatus. The rectifier 17 includes two rectifiers 17A and 17B, and is arranged at a position where the electromagnetic field distribution is weak, like the capacitors 13 and 14. Specifically, the rectifiers 17A and 17B are arranged so as to face the notches 15 and 16 shown in FIG. Rectifiers 17A and 17B are connected to capacitors 13 and 14, respectively. Thus, the rectifiers 17A and 17B can be incorporated in the wireless power transmission device while suppressing the influence of the electrical characteristics on the coil 11 and suppressing the overall size to be small.

図8は、図7に示した平滑用コンデンサをさらに後段回路から分離して、無線電力伝送装置内に組み込んだ構成を示す。本平滑用コンデンサ28も、上述と同様に、電磁界分布の弱い位置に配置する。具体的に、図1に示される切り欠き部15、16に、または切り欠き部15、16に対向するように、平滑用コンデンサ18を配置する。平滑用コンデンサ18の両端子は、それぞれ整流器17A、17Bに接続する。これによりコイル11への電気特性の影響を抑制しつつ、かつ全体のサイズを小さく抑えて、平滑用コンデンサを無線電力伝送装置に内蔵できる。   FIG. 8 shows a configuration in which the smoothing capacitor shown in FIG. 7 is further separated from the subsequent circuit and incorporated in the wireless power transmission apparatus. The smoothing capacitor 28 is also arranged at a position where the electromagnetic field distribution is weak, as described above. Specifically, the smoothing capacitor 18 is arranged so as to face the notches 15 and 16 shown in FIG. 1 or to face the notches 15 and 16. Both terminals of the smoothing capacitor 18 are connected to rectifiers 17A and 17B, respectively. As a result, the smoothing capacitor can be built in the wireless power transmission device while suppressing the influence of the electrical characteristics on the coil 11 and suppressing the overall size to be small.

なお、無線電力伝送装置は、受電装置や送電装置から着脱することができても良い。着脱可能な構成とする場合には、少なくともコイル11と磁性体コア12と、キャパシタ13、14とが一体に着脱できるように構成する。このようにキャパシタ13、14をコイル11や磁性体コア12と一体で着脱する構成にすることによって、無線電力伝送装置を受電装置や送電装置から着脱するために用いるコネクタの耐圧もしくは耐電流を低くすることができる。   Note that the wireless power transmission device may be detachable from the power receiving device or the power transmission device. In the case of a detachable configuration, at least the coil 11, the magnetic core 12, and the capacitors 13 and 14 are configured to be detachable integrally. As described above, the capacitors 13 and 14 are integrally attached to and detached from the coil 11 and the magnetic core 12, thereby reducing the withstand voltage or current resistance of the connector used for attaching and detaching the wireless power transmission device from the power receiving device and power transmission device. can do.

図9は、図1および図2に示した無線電力伝送装置の変形例を示す斜視図である。   FIG. 9 is a perspective view illustrating a modification of the wireless power transmission device illustrated in FIGS. 1 and 2.

図1に示した無線電力伝送装置では磁性体コア12に切り欠き部15,16が設けられていた。これに対して、図9に示す装置では、図1の切り欠き部15,16に対応する位置で、磁性体コア22の厚みが薄くなっている。すなわち、磁性体コア12のうち、コイル11に巻かれた部分と異なる部分の一部であるブロック部分5、6の厚みが、他の部分、特にコイル11が巻回された部分よりも、薄くなっている。特に、コイル11の幅方向の端(図1のY軸方向の端)以外の部分に厚みの薄い部分が形成されている。図9の例では、磁性体コア22は、コイル11の長さ方向の端(図1のX軸方向の端)を含む部分に厚みの薄い部分が形成されている。厚みを薄くすることにより当該部分での磁界の分布を弱めるとともにスペースを確保し、空いたスペースにキャパシタ13、14を配置する。これにより、対向の無線電力伝送装置との磁気結合の低下を抑制しつつ、コイル11の電気特性へ与える影響を抑制し、さらに全体のサイズを小さく抑えることができる。   In the wireless power transmission device shown in FIG. 1, the magnetic core 12 is provided with notches 15 and 16. On the other hand, in the apparatus shown in FIG. 9, the thickness of the magnetic core 22 is thin at the positions corresponding to the notches 15 and 16 in FIG. That is, the thickness of the block parts 5 and 6 which are a part of parts different from the part wound around the coil 11 in the magnetic core 12 is thinner than other parts, particularly the part around which the coil 11 is wound. It has become. In particular, a thin portion is formed in a portion other than the end in the width direction of the coil 11 (the end in the Y-axis direction in FIG. 1). In the example of FIG. 9, the magnetic core 22 has a thin portion formed at a portion including the end of the coil 11 in the length direction (end in the X-axis direction of FIG. 1). By reducing the thickness, the magnetic field distribution in the portion is weakened and a space is secured, and the capacitors 13 and 14 are arranged in the vacant space. Thereby, the influence which it has on the electrical property of the coil 11 can be suppressed, and the whole size can be further reduced while suppressing the decrease in magnetic coupling with the opposing wireless power transmission device.

図10は、図1および図2に示した無線電力伝送装置の別の変形例を示す平面図である。   FIG. 10 is a plan view illustrating another modification of the wireless power transmission device illustrated in FIGS. 1 and 2.

図1に示した無線電力伝送装置では、磁性体コアの切り欠き部が2つで、キャパシタが2つであったが、本変形例では、磁性体コア32に4つの切り欠き部33、34、35、36が存在する。   In the wireless power transmission device shown in FIG. 1, the magnetic core has two notches and two capacitors, but in this modification, the magnetic core 32 has four notches 33 and 34. , 35 and 36 exist.

4つの切り欠き部33、34、35、36に、キャパシタ37、38、39、40が配置されている。なお、キャパシタ37、38、39、40は、導体板30上に実装されている。キャパシタ37の一端はコイル31の一端に接続され、キャパシタ39の一端は、コイル31の他端に接続されている。   Capacitors 37, 38, 39, and 40 are disposed in the four notches 33, 34, 35, and 36. The capacitors 37, 38, 39 and 40 are mounted on the conductor plate 30. One end of the capacitor 37 is connected to one end of the coil 31, and one end of the capacitor 39 is connected to the other end of the coil 31.

キャパシタ38の一端はキャパシタ37の他端に接続されている。すなわち、キャパシタ37はキャパシタ38と直列に接続されている。キャパシタ38の他端は、図示しない回路に接続されている。   One end of the capacitor 38 is connected to the other end of the capacitor 37. That is, the capacitor 37 is connected in series with the capacitor 38. The other end of the capacitor 38 is connected to a circuit (not shown).

キャパシタ40の一端はキャパシタ39の他端に接続されている。すなわち、キャパシタ39はキャパシタ39と直列に接続されている。キャパシタ40の他端は、図示しない回路に接続されている。   One end of the capacitor 40 is connected to the other end of the capacitor 39. That is, the capacitor 39 is connected in series with the capacitor 39. The other end of the capacitor 40 is connected to a circuit (not shown).

当該図示しない回路は、たとえば、受電装置であれば整流器等の回路、送電装置であれば電源生成回路等の回路である。   The circuit (not shown) is, for example, a circuit such as a rectifier if it is a power receiving device, or a circuit such as a power generation circuit if it is a power transmitting device.

切り欠き部33、34、35、36の領域では、上述したように、コイル11の電磁界分布が弱くなっている。したがって、切り欠き部33、34、35、36にキャパシタを配置することで、コイル31の電気特性への影響を抑制しつつ、全体のサイズ(幅および厚み)を小さく抑えることができる。   In the region of the notches 33, 34, 35, and 36, the electromagnetic field distribution of the coil 11 is weak as described above. Therefore, by arranging capacitors in the notches 33, 34, 35, and 36, the overall size (width and thickness) can be kept small while suppressing the influence on the electrical characteristics of the coil 31.

本例では4つの切り欠き部および4つのキャパシタを示したが、それぞれ3個、5個、6個以上の場合も同様に実施可能である。   In this example, four notches and four capacitors are shown, but the present invention can be similarly applied to the case of three, five, and six or more.

また1つの切り欠き部に1つのキャパシタを配置したが、1つの切り欠き部に複数のキャパシタを配置してもよい。   In addition, although one capacitor is disposed in one notch, a plurality of capacitors may be disposed in one notch.

また前述したように、1つの切り欠き部に、整流器、または、平滑化キャパシタ、または、キャパシタ接続を切り換えるスイッチ、またはこれらの任意の組み合わせを配置してもよい。   Further, as described above, a rectifier, a smoothing capacitor, a switch for switching capacitor connection, or any combination thereof may be arranged in one notch.

なお図10の構成では、切り欠き部の個数およびキャパシタの個数がコイル31を挟んでそれぞれ2個であり、対称構造を有する。本実施例はこれに限定されず、非対象構造、たとえばコイルの片側で切り欠き部およびキャパシタがそれぞれ1つ、反対側で切り欠き部およびキャパシタがそれぞれ2つでもよい。   In the configuration of FIG. 10, the number of notches and the number of capacitors are two with respect to the coil 31, respectively, and have a symmetrical structure. The present embodiment is not limited to this, and may have a non-target structure, for example, one cutout and one capacitor on one side of the coil, and two cutouts and two capacitors on the opposite side.

図11は、本発明の第2の実施形態にしたがった無線電力伝送装置の構成を示す平面図である。   FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a wireless power transmission device according to the second embodiment of the present invention.

磁性体コア42の表面にコイル(水平巻きコイル)41が配置されている。コイル41の両端面の一方が磁性体コア42に接触している。磁性体コア42のうち、コイル41の内側のコア部分に切り欠き部46が、コイル41の外側のコア部分に切り欠き部45が形成されている。キャパシタ43は切り欠き部45に配置され、キャパシタ44は切り欠き部46に配置されている。図示の例では切り欠き部の平面形状およびサイズが、キャパシタの平面形状およびサイズとほぼ同じである。切り欠き部に対向するようにキャパシタを配置することも可能である。   A coil (horizontal winding coil) 41 is disposed on the surface of the magnetic core 42. One of both end faces of the coil 41 is in contact with the magnetic core 42. Of the magnetic core 42, a notch 46 is formed in the core portion inside the coil 41, and a notch 45 is formed in the core portion outside the coil 41. The capacitor 43 is disposed in the notch 45, and the capacitor 44 is disposed in the notch 46. In the example shown in the drawing, the planar shape and size of the notch are substantially the same as the planar shape and size of the capacitor. It is also possible to arrange a capacitor so as to face the notch.

コイル41の一端はコイル41の内側から取り出され、キャパシタ44の一端に接続されている。コイル41の他端はコイル41の外側に取り出され、キャパシタ43の一端に接続されている。キャパシタ43の他端およびキャパシタ44の他端は図示しない回路に接続されている。   One end of the coil 41 is taken out from the inside of the coil 41 and connected to one end of the capacitor 44. The other end of the coil 41 is taken out of the coil 41 and connected to one end of the capacitor 43. The other end of the capacitor 43 and the other end of the capacitor 44 are connected to a circuit (not shown).

コイル41による電磁界分布は磁性体コアの存在する領域に集中するため、切り欠き部45、46にキャパシタ43、44を配置することで、コイル41への与える電気特性の影響を抑制し、また装置サイズを抑制することができる。   Since the electromagnetic field distribution by the coil 41 is concentrated in the region where the magnetic core is present, by arranging the capacitors 43 and 44 in the notches 45 and 46, the influence of the electrical characteristics on the coil 41 is suppressed, The device size can be suppressed.

なお、切り欠き部45,46の代わりに、その箇所のコアブロックの厚みを薄くし、厚みの薄い部分または当該部分に対向するようにキャパシタを配置してもよい。   Instead of the notches 45 and 46, the thickness of the core block at that portion may be reduced, and the capacitor may be disposed so as to face the thin portion or the portion.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

Claims (8)

磁性体コアと、
前記磁性体コアを巻回するコイルと、
前記コイルに接続された少なくとも1つのキャパシタと
を備え、
前記磁性体コアのうち前記コイルの内部を磁束が通過する方向の端を含む、前記コイルが巻かれた部分と異なる部分に、切り欠き部が形成されており、
前記キャパシタは、前記切り欠き部に配置された、無線電力伝送装置。
A magnetic core;
A coil for winding the magnetic core;
And at least one capacitor connected to the coil,
A notch is formed in a portion different from the portion around which the coil is wound, including the end of the magnetic core in the direction in which the magnetic flux passes through the inside of the coil,
The said capacitor is a wireless power transmission apparatus arrange | positioned at the said notch part.
前記キャパシタに接続された整流用ダイオードを備え、
前記整流用ダイオードは、前記切り欠き部に配置に配置された
請求項に記載の無線電力伝送装置。
A rectifying diode connected to the capacitor;
The wireless power transmission device according to claim 1 , wherein the rectifying diode is disposed in the cutout portion.
前記整流用ダイオードに接続された平滑化キャパシタをさらに備え、
前記平滑化キャパシタは、前記切り欠き部に配置された
請求項に記載の無線電力伝送装置。
A smoothing capacitor connected to the rectifying diode;
The wireless power transmission device according to claim 2 , wherein the smoothing capacitor is disposed in the notch.
前記少なくとも1つのキャパシタを含む複数のキャパシタと、
前記キャパシタ間の接続を切り換えるスイッチを備え、
前記複数のキャパシタと前記スイッチは、前記切り欠き部に配置された
請求項1ないしのいずれか一項に記載の無線電力伝送装置。
A plurality of capacitors including the at least one capacitor;
A switch for switching the connection between the capacitors;
The wireless power transmission device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the plurality of capacitors and the switch are arranged in the notch.
磁性体コアと、
前記磁性体コアを巻回するコイルと、
前記コイルに接続された少なくとも1つのキャパシタと
を備え、
前記磁性体コアのうち前記コイルの内部を磁束が通過する方向の端を含む、前記コイルが巻かれた部分と異なる部分が、前記コイルが巻かれた部分よりも厚みが薄くなっており、
前記キャパシタは、前記磁性体コアの前記厚みが薄くなった部分に配置された、無線電力伝送装置。
A magnetic core;
A coil for winding the magnetic core;
And at least one capacitor connected to the coil,
The magnetic core includes an end in a direction in which magnetic flux passes through the inside of the coil, and a portion different from the portion around which the coil is wound is thinner than the portion around which the coil is wound,
The capacitor is a wireless power transmission device arranged in a portion where the thickness of the magnetic core is reduced.
前記キャパシタに接続された整流用ダイオードを備え、
前記整流用ダイオードは、前記磁性体コアの前記厚みが薄くなった部分に配置された
請求項に記載の無線電力伝送装置。
A rectifying diode connected to the capacitor;
The wireless power transmission device according to claim 5 , wherein the rectifying diode is disposed in a portion where the thickness of the magnetic core is reduced.
前記整流用ダイオードに接続された平滑化キャパシタをさらに備え、
前記平滑化キャパシタは、前記磁性体コアの前記厚みが薄くなった部分に配置された
請求項に記載の無線電力伝送装置。
A smoothing capacitor connected to the rectifying diode;
The wireless power transmission device according to claim 6 , wherein the smoothing capacitor is disposed in a portion where the thickness of the magnetic core is reduced.
前記少なくとも1つのキャパシタを含む複数のキャパシタと、
前記キャパシタ間の接続を切り換えるスイッチを備え、
前記複数のキャパシタと前記スイッチは前記厚みが薄くなった部分に配置された
請求項5ないし7のいずれか一項に記載の無線電力伝送装置。
A plurality of capacitors including the at least one capacitor;
A switch for switching the connection between the capacitors;
The wireless power transmission device according to any one of claims 5 to 7 , wherein the plurality of capacitors and the switch are arranged in a portion where the thickness is reduced.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102133738B1 (en) * 2020-02-03 2020-07-14 국방과학연구소 Supercavitational body having control fin
US11056927B2 (en) 2018-07-11 2021-07-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Inductor device, non-contact power charging/supplying system and electric vehicle

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6071654B2 (en) 2013-03-06 2017-02-01 株式会社東芝 Coil, power receiving device, and power transmitting device
JP6392550B2 (en) * 2014-02-10 2018-09-19 ローム株式会社 Wireless power receiving apparatus and control circuit thereof, electronic device using the same, and abnormality detection method
DE102014212842A1 (en) * 2014-07-02 2016-01-07 Robert Bosch Gmbh Device for inductive charging of an electrical storage
JP6383086B2 (en) * 2015-02-25 2018-08-29 株式会社東芝 Inductor unit and electric vehicle
JP6194910B2 (en) * 2015-03-11 2017-09-13 トヨタ自動車株式会社 Electric equipment control device and energy management system
JP6172185B2 (en) * 2015-03-11 2017-08-02 トヨタ自動車株式会社 Power receiving device and power transmitting device
US9906067B1 (en) 2015-06-30 2018-02-27 Garrity Power Services Llc Apparatus, system and method to wirelessly charge/discharge a battery
JP6394534B2 (en) * 2015-08-07 2018-09-26 トヨタ自動車株式会社 Power receiving device and power transmitting device
EP3507884A4 (en) * 2016-09-01 2020-01-22 Sanjaya Maniktala Segmented and longitudinal receiver coil arrangements for wireless power transfer
CN108429354B (en) * 2018-03-16 2021-08-17 河南师范大学 Wireless power supply device for electric automobile

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6318820U (en) * 1986-07-22 1988-02-08
JPH01173968U (en) * 1988-05-28 1989-12-11
JP2841784B2 (en) * 1990-08-09 1998-12-24 オムロン株式会社 Electronic device manufacturing method and electronic device
NZ329195A (en) * 1997-11-17 2000-07-28 Auckland Uniservices Ltd Loosely coupled inductive power transfer using resonant pickup circuit, inductor core chosen to saturate under overload conditions
JPH11195545A (en) * 1997-12-27 1999-07-21 Hosiden Corp Electromagnetic-inducing charging mechanism without making, secondary coil used for this, and core of the secondary coil
JP3491670B2 (en) * 1998-04-08 2004-01-26 三菱マテリアル株式会社 Anti-theft tag and method of manufacturing the same
JP2004152947A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic component apparatus
JP4218519B2 (en) * 2003-12-26 2009-02-04 戸田工業株式会社 Magnetic field antenna, wireless system and communication system using the same
JPWO2006022365A1 (en) * 2004-08-27 2008-05-08 北伸電機株式会社 Non-contact power transmission device
US7355556B2 (en) * 2004-09-30 2008-04-08 Casio Computer Co., Ltd. Antenna and electronic device
US8164925B2 (en) * 2005-09-01 2012-04-24 National University Corporation Saitama University Non-contact power feeder
JP3933191B1 (en) * 2006-03-13 2007-06-20 株式会社村田製作所 Portable electronic devices
DE102007060811A1 (en) * 2007-09-01 2009-03-05 Maquet Gmbh & Co. Kg Device and method for wireless energy and / or data transmission between a source device and at least one target device
JP4957683B2 (en) * 2008-08-29 2012-06-20 株式会社村田製作所 Antenna device
JP5467569B2 (en) * 2009-01-21 2014-04-09 国立大学法人埼玉大学 Non-contact power feeding device
JP5365306B2 (en) * 2009-03-31 2013-12-11 富士通株式会社 Wireless power supply system
WO2010116566A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Shouichi Tanaka Inductive power supply apparatus
EP2251954A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-17 Braun GmbH Induction charging device
JP2011066627A (en) * 2009-09-16 2011-03-31 Smart:Kk Nfc sensor antenna
CN103339698B (en) * 2011-01-19 2016-09-28 株式会社泰库诺瓦 Contactless power supply device
JP5970158B2 (en) * 2011-02-10 2016-08-17 国立大学法人埼玉大学 Contactless power supply
JP2012216687A (en) * 2011-03-31 2012-11-08 Sony Corp Power reception coil, power reception device, and non contact power transmission system
JP5738744B2 (en) * 2011-11-15 2015-06-24 株式会社東芝 Resonator and wireless power transmission device
JP5839232B2 (en) * 2012-04-11 2016-01-06 株式会社デンソー Non-contact power feeding device
KR101750149B1 (en) * 2012-05-09 2017-06-22 도요타지도샤가부시키가이샤 Vehicle
US20150137590A1 (en) * 2012-06-04 2015-05-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power reception device, power transmission device, and vehicle
JP2015046547A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 トヨタ自動車株式会社 Power receiving device, power transmission device, and power transmission system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11056927B2 (en) 2018-07-11 2021-07-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Inductor device, non-contact power charging/supplying system and electric vehicle
KR102133738B1 (en) * 2020-02-03 2020-07-14 국방과학연구소 Supercavitational body having control fin

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